Alluminuri metallici

Gli alluminuri sono composti contenenti alluminio ed elementi più elettropositivi. Gli alluminiuri metallici hanno proprietà intermedie tra una lega metallica e un composto ionico, e sono utilizzati in varie applicazioni come la tecnologia di stoccaggio dell’idrogeno, l’industria aerospaziale e i rivestimenti ad alta temperatura.

L’alluminio, a causa delle sue proprietà uniche legate alla sua posizione nel gruppo 13 della tavola periodica,  può legarsi con i metalli in modo diverso rispetto ad altri metalli, formando composti intermetallici con proprietà tra una lega metallica e un composto ionico.

La maggior parte delle leghe di alluminio utilizzate sono costituite da nichel, ferro o titanio e alluminio ma vi sono altre leghe come gli alluminuri di metalli nobili e attivi.

Le leghe di alluminio intermetalliche hanno applicazioni alle alte temperature. La resistenza alla corrosione delle leghe di alluminuro si ottiene mediante la formazione di uno strato protettivo di ossido di alluminio o contenente tale composto. La formazione di questo strato protettivo, infatti, dà luogo al fenomeno della passivazione 

Alluminuri di nichel

Possono essere di due tipi: NiAl, NiAl₃  e hanno proprietà simili sia a una ceramica che a un metallo. Hanno una resistenza agli urti migliore della maggior parte delle ceramiche e dei composti intermetallici

Questi alluminuri mostrano resistenza alla corrosione, bassa densità e fondono solo a temperature molto elevate.

Hanno un potenziale considerevole per ambienti caldi e corrosivi contenenti cloro e il loro uso è stato suggerito ad esempio negli inceneritori di rifiuti.

NiAl è anche resistente all’attacco del vetro fuso e dell’acido nitrico fumante

Sulla base delle loro caratteristiche sono quindi utilizzati per pale di turbine, rotori di turbocompressori e parti resistenti all’usura

Hanno tuttavia un grave punto debole ovvero di essere scarsamente malleabili

Alluminuro di ferro

Gli alluminuri di ferro sono stati tra i composti intermetallici più studiati sin dagli anni ’30 per la loro eccellente resistenza all’ossidazione.

Presentano:

• basso costo di produzione
• bassa densità
• elevato rapporto resistenza/peso
• buona resistenza all’usura
• facilità di fabbricazione
• resistenza all’ossidazione e alla solforazione ad alta temperatura

Sono quindi molto interessanti e studiati come potenziali sostituti dell’acciaio inossidabile nelle applicazioni industriali.

Questi vantaggi hanno portato a prendere in considerazione molte applicazioni, come dischi freno per mulini a vento, sistemi di filtrazione in raffinerie e centrali elettriche fossili, rulli di trasferimento per nastri di acciaio laminati a caldo e deflettori d’aria per la combustione di carbone ad alto contenuto di zolfo .

Alluminuri di titanio

Le leghe a base di alluminuro di titanio possono essere realizzate mediante l’uso di processi di fusione o di metallurgia delle polveri e trattamenti termici.

Presentano:

• bassa densità inferiore a quella della maggior parte degli altri intermetallici
• elevata temperatura di fusione
• eccellente resistenza a temperatura elevata
• alto modulo
• resistenza all’ossidazione
• favorevoli proprietà di scorrimento

Hanno quindi il potenziale per sostituire i materiali più pesanti nelle applicazioni strutturali ad alta temperatura come i componenti dei motori automobilistici e aerospaziali

Leghe alluminio-rame

Le leghe alluminio-rame sono composte da una soluzione solida di rame in alluminio che conferisce un aumento della resistenza , ma la maggior parte dell’aumento della resistenza è causato dalla formazione di un precipitato di alluminuro di rame CuAl₂. Le prime leghe alluminio-rame contenevano circa il 2-4% di rame. Questa composizione rendeva le leghe estremamente sensibili alla mancanza di calore , tanto che per molti anni si è detto che gli alluminuri di rame non erano saldabili.

Tuttavia, aumentando la quantità di rame al 6% o più, si è notevolmente migliorata la saldabilità grazie alle grandi quantità di eutettico disponibile per riempire le crepe a caldo man mano che si formavano. Gli alluminuri di rame hanno un elevato rapporto resistenza/peso e alla tolleranza ai danni. Queste proprietà derivano dalla lega con il rame come principale elemento di lega e da un’adeguata lavorazione termomeccanica.

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